超磁致伸縮作動器的磁場優(yōu)化設計及特性研究.pdf

1、超磁致伸縮材料作為一種極具潛力的新型功能材料，正逐步得到各領域的廣泛應用。本文以獲得最優(yōu)磁場為目標，設計了一款超磁致伸縮作動器。對其磁場及其輸出特性進行了仿真研究，根據其輸出特性設計了實驗臺架，并應用此臺架對作動器進行了不同情況下輸出特性實驗研究。
　　超磁致伸縮作動器磁系統(tǒng)的設計分為偏置磁場設計、驅動磁場設計以及磁路的設計。偏置磁場的設計中，本文借鑒現有幾種永磁鐵布置方式的優(yōu)缺點，提出了多分段圓柱永磁鐵的布置方式，通過布置方式的

2、改變提高了偏置磁場的效能。驅動磁場的設計中，從功率優(yōu)化的角度對驅動線圈進行優(yōu)化設計。磁路設計中，以獲得閉合磁路并使作動器輸出位移最大化為目標，通過理論計算對磁路進行了優(yōu)化設計。最終確定了作動器的結構尺寸。
　　本文應用 ANSOFT有限元軟件對作動器的靜態(tài)磁場和動態(tài)磁場進行了仿真分析，并結合MATLAB軟件編程，模擬了作動器的靜態(tài)以及動態(tài)位移輸出特性。仿真分析驗證了磁場設計的合理性，以及作動器具有良好的輸出特性。
　　在理論

3、研究的基礎上，設計了多功能實驗臺架，該實驗臺架實現了負載質量變化的連貫性，以及對作動器輸出力和輸出位移的同時測量。應用此實驗臺架進行了不同情況下作動器的靜態(tài)輸出特性實驗和動態(tài)輸出特性實驗。靜態(tài)位移輸出特性與力輸出特性測試結果顯示優(yōu)化的作動器具有磁滯現象不明顯，輸出位移以及輸出力線性度好的優(yōu)點。針對不同輸入信號頻率、電流幅值以及負載質量對作動器的動態(tài)輸出特性進行了測試。動態(tài)輸出特性測試結果顯示作動器的瞬態(tài)響應快，輸出力以及輸出位移與激勵源